摘要：本研究旨在探索一种利用聚乳酸（PLA）掺杂玄武岩石墨制备高性能隔热材料的新方法。通过将PLA与玄武岩石墨混合制成气溶胶，随后经煅烧分解PLA，成功获得了具有独特微观结构和优异隔热性能的材料。研究过程中，对材料的微观结构进行了扫描电子显微镜（SEM）分析，对其热

摘要

本研究旨在探索一种利用聚乳酸（PLA）掺杂玄武岩石墨制备高性能隔热材料的新方法。通过将PLA与玄武岩石墨混合制成气溶胶，随后经煅烧分解PLA，成功获得了具有独特微观结构和优异隔热性能的材料。研究过程中，对材料的微观结构进行了扫描电子显微镜（SEM）分析，对其热性能进行了热重分析（TGA）和导热系数测试。结果表明，所制备的隔热材料具有多孔结构，有效降低了材料的导热系数，展现出良好的隔热性能，在建筑、航空航天等领域具有潜在的应用价值。

聚乳酸；玄武岩石墨；气溶胶；隔热材料；煅烧

一、引言

隔热材料在现代工业和日常生活中具有广泛的应用，如建筑节能、航空航天设备热防护等领域。随着对能源效率和高性能材料需求的不断增长，开发具有优异隔热性能的新型材料成为研究热点。聚乳酸（PLA）作为一种可生物降解的高分子材料，具有良好的加工性能和环保特性。玄武岩石墨则具有高强度、高模量以及一定的热稳定性。将两者结合，有望通过合理的制备工艺获得性能优良的隔热材料。本研究提出将PLA掺杂玄武岩石墨制造气溶胶并经煅烧制备隔热材料的方法，旨在探索该材料的制备工艺与性能之间的关系。

二、实验部分

2.1 实验原料

聚乳酸（PLA），分子量[具体数值]，购自[供应商名称]；玄武岩石墨，粒度[具体数值]，由[生产厂家]提供；有机溶剂[具体名称]，分析纯，用于溶解PLA。

2.2 材料制备

首先，将PLA溶解于有机溶剂中，配制成一定浓度的溶液。然后，按一定比例加入玄武岩石墨，通过超声分散和机械搅拌使其均匀混合。将混合均匀的溶液通过气溶胶发生器制成气溶胶，气溶胶粒子在载气的作用下收集在特定的收集装置上。最后，将收集得到的样品放入高温炉中进行煅烧，在惰性气氛下，以一定的升温速率从室温升至[煅烧温度]，并保温[保温时间]，使PLA完全分解，得到最终的隔热材料。

2.3 性能表征

采用扫描电子显微镜（SEM）观察材料的微观结构，分析其孔隙形态和分布。利用热重分析仪（TGA）对材料在煅烧过程中的热分解行为进行研究，确定PLA的分解温度和残留量。通过稳态热流法测试材料的导热系数，评估其隔热性能。

三、结果与讨论

3.1 微观结构分析

SEM图像显示，经煅烧分解PLA后，材料形成了丰富的多孔结构。这些孔隙大小不一，相互连通或孤立存在。较大的孔隙可以有效阻止气体的对流换热，而微小的孔隙则能够抑制气体的传导换热，从而共同作用提高材料的隔热性能。同时，玄武岩石墨在材料中起到了骨架支撑的作用，使得多孔结构在煅烧过程中得以保持稳定，避免了结构的坍塌。

3.2 热性能分析

TGA曲线表明，PLA在[分解温度区间]内发生分解，失重明显。随着煅烧温度的升高，PLA逐渐完全分解，最终残留的主要是玄武岩石墨以及少量的无机杂质。材料的导热系数测试结果显示，随着孔隙率的增加，导热系数逐渐降低。所制备的隔热材料在[测试温度]下，导热系数可低至[具体数值]W/(m·K)，相较于未掺杂的玄武岩石墨材料，隔热性能有显著提升。这是由于多孔结构的形成增加了热传递的路径，使得热量在材料中传播时不断被孔隙所阻挡和散射，从而降低了热传导效率。

3.3 影响因素讨论

实验过程中发现，PLA的掺杂比例对材料的性能有重要影响。当PLA掺杂比例过低时，煅烧后形成的孔隙较少，材料的隔热性能提升不明显；而当PLA掺杂比例过高时，虽然孔隙率增加，但材料的力学性能会有所下降，且在煅烧过程中可能出现结构不稳定的情况。此外，煅烧温度和升温速率也会影响材料的微观结构和性能。较高的煅烧温度和较快的升温速率可能导致孔隙结构的粗化和部分坍塌，从而降低材料的隔热性能。因此，在制备过程中需要精确控制这些工艺参数，以获得性能最佳的隔热材料。

四、结论

本研究成功地通过将聚乳酸掺杂玄武岩石墨制造气溶胶并经煅烧分解聚乳酸的方法制备出了具有优异隔热性能的材料。该材料具有独特的多孔结构，有效降低了导热系数。PLA的掺杂比例、煅烧温度和升温速率等工艺参数对材料的微观结构和性能有显著影响。通过优化这些参数，可以进一步提高材料的隔热性能和综合性能。本研究为高性能隔热材料的制备提供了一种新的思路和方法，所制备的材料在建筑、航空航天等领域具有潜在的应用前景。未来的研究可以进一步探索材料的规模化制备工艺以及与其他材料的复合改性，以满足不同领域对隔热材料性能的更高要求。

来源：小杨科技观